1、天津市第一中学2019-2020学年高二物理上学期期末考试试题（含解析）一、单项选择题（共6小题，每题仅有一个正确选项）1.如图所示的电路中，两个相同的电流表G1和G2，零点均在刻度盘的中央当电流从“”接线柱流入时，指针向左摆；当电流从“”接线柱流入时，指针向右摆在电路接通后再断开开关S的瞬间，下述说法中正确的是 ()A. G1指针向右摆，G2指针向左摆B. G1、G2的指针都向右摆C. G1指针向左摆，G2指针向右摆D. G1、G2的指针都向左摆【答案】C【解析】【详解】电路稳定后断开，通过电阻这一支路的电流立即消失，由于电感器对电流的变化有阻碍作用，会阻碍其减小，通过电感器的电流并且通过电
2、阻所以含有电感器的支路的电流从“+”接线柱流入，指针向左摆含有电阻的支路电流从“-”接线柱流入，指针向右摆故C正确，ABD错误故选C【点睛】解决本题的关键知道电感器对电流的变化有阻碍作用：当电流增大时，会阻碍电流的增大，当电流减小时，会阻碍其减小，而电阻没有此特点，当K断开电阻、电容构成一回路2.航母上飞机弹射起飞所利用的电磁驱动原理如图所示当固定线圈上突然通过直流电时，线圈左侧的金属环被弹射出去现在线圈左侧同一位置，先后放上用横截面积相等的铜和铝导线制成的形状、大小相同的两个闭合环，电阻率铜铝则合上开关S的瞬间，下列（）A. 从右侧看，环中产生逆时针方向的感应电流B. 铜环受到的安培力小于铝
3、环受到的安培力C. 若将金属环置于线圈右侧，环将向右弹射D. 电池正、负极调换后，金属环能向右弹射【答案】C【解析】【详解】A线圈中电流为左侧流入，磁场方向为向右，在闭合开关的过程中，磁场变强，则由楞次定律可知，感应电流由左侧看为逆时针，由右侧看为顺时针，故A错误；B由于铜环的电阻较小，故铜环中感应电流较大；故铜环受到的安培力要大于铝环，故B错误；C若环放在线圈右方，根据“来拒去留”可得，环将向右运动；故C正确；D电池正负极调换后，金属环受力向左，故仍将向左弹出；故D错误；故选C。3.如图所示，MN、PQ为两平行金属导轨，M、P间连有一阻值为R的电阻，导轨处于匀强磁场中，磁感应强度为B，磁场方
4、向与导轨所在平面垂直，图中磁场垂直纸面向里.有一金属圆环沿两导轨滑动，速度为v，与导轨接触良好，圆环的直径d与两导轨间的距离相等.设金属环与导轨的电阻均可忽略，当金属环向右做匀速运动时A. 有感应电流通过电阻R，大小为B. 有感应电流通过电阻R，大小为C. 有感应电流通过电阻R，大小为D. 没有感应电流通过电阻R【答案】B【解析】【详解】当金属圆环运动时，相当于电源。即两个电动势相等的电源并联，根据法拉第电磁感应定律，则电路中电动势为：根据闭合电路欧姆定律，则通过电阻电流的大小为：故B正确，ACD错误。故选B4.两金属导轨和三根电阻丝如图连接，虚线框内存在均匀变化的匀强磁场，三根电阻丝的电阻大
5、小之比R1:R2:R31:2:3，金属导轨电阻不计当S1、S2闭合，S3断开时，闭合回路中感应电流为I，当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流为5I，当S1、S3闭合，S2断开时，以下说法中正确的是（）A. 闭合回路中感应电流为7IB. 闭合回路中感应电流为6IC. 上下两部分磁场的面积之比为3:20D. 无法确定上下两部分磁场的面积比值关系【答案】A【解析】【详解】AB设磁场上下两部分面积分别为S1和S2，磁场的磁感应强度的变化率为k，三个电阻分别为R、2R、3R；则当S1、S2闭合，S3断开时感应电动势则同理当S2、S3闭合，S1断开时，闭合回路中感应电流则当S1、S3闭合，S2
6、断开时闭合回路中感应电流为选项A正确，B错误；CD上下两部分磁场的面积之比为选项CD错误；故选A.5.如图为远距离输电示意图，n1、n2和，n3、n4分别是升、降压变压器的原、副线圈，已知发电机的输出电压一定用电高峰时，某同学发现当他家的大功率电器开启后，家中的自炽灯变暗下列说法正确的是A. 该同学家开启大功率电器后，输电线上损失的功率减小B. 若减小降压变压器原线圈n3的匝数，可能会使白炽灯正常发光C. 若减小降压变压器副线圈n4的匝数，可能会使自炽灯正常发光D. 若减小升压变压器副线圈n2的匝数，可能会使白炽灯正常发光【答案】B【解析】【详解】A、用电高峰时，开启大功率电器，用户用电的总功
7、率增加，升压变压器、降压变压器的原、副线圈电流都要增加，功率损失增大，故A错误；B、若减小降压变压器原线圈n3的匝数，根据可知U4增大，根据可知可能会使白炽灯正常发光，故B正确；C、若减小降压变压器副线圈n4的匝数，根据可知U4减小，根据可知使白炽灯更暗，故C错误；D、若减小升压变压器副线圈n2的匝数，根据可知U2减小，根据可知输送电流增大，损失电压增大，功率损失增大，降压变压器的原、副线圈的电压减小，使白炽灯更暗，故D错误；故选B6.如图所示，abcd为水平放置的平行“”形光滑金属导轨,间距为l，导轨间有垂直于导轨平面的匀强磁场，磁感应强度大小为B，导轨电阻不计已知金属杆MN倾斜放置，与导轨
8、成角，单位长度的电阻为r,保持金属杆以速度v沿平行于cd的方向滑动(金属杆滑动过程中与导轨接触良好)则()A. 电路中感应电动势的大小为B. 电路中感应电流的大小为C. 金属杆所受安培力的大小为D. 金属杆的发热功率为【答案】B【解析】【详解】A、导体棒切割磁感线产生感应电动势，故A错误；B、感应电流的大小，故B正确；C、所受的安培力为，故C错误；D、金属杆的热功率，故D错误二、多项选择题（共4小题，每题至少有两个正确选项）7.如图所示，虚线间空间存在由匀强电场E和匀强磁场B组成的正交或平行的电场和磁场，有一个带正电小球(电荷量为q，质量为m)从正交或平行的电磁混合场上方的某一高度自由落下，那
9、么，带电小球可能沿直线通过下列的哪个电磁混合场（）A. B C. D. 【答案】CD【解析】【详解】A小球受重力、向左的电场力、向右的洛伦兹力，下降过程中速度一定变大，故洛伦兹力一定变化，不可能一直与电场力平衡，故合力不可能一直向下，故一定做曲线运动，故A错误；B小球受重力、向左的电场力、垂直向外的洛伦兹力，合力与速度一定不共线，故一定做曲线运动，故B错误；C小球受重力、向左上方的电场力、水平向右的洛伦兹力，若三力平衡，则粒子做匀速直线运动；故C正确；D粒子受向下的重力和向上的电场力，合力一定与速度共线，故粒子一定做直线运动，故D正确；故选CD。8.调压变压器是一种自耦变压器，它的构造如图所示
10、线圈AB绕在一个圆环形的铁芯上AB间加上正弦交流电压U，移动滑动触头P的位置，就可以调节输出电压在输出端连接了滑动变阻器R和理想交流电流表，变阻器的滑动触头为Q则（ ）A. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变大B. 保持P的位置不动，将Q向下移动时，电流表的读数变小C. 保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变大D. 保持Q的位置不动，将P沿逆时针方向移动时，电流表的读数变小【答案】BC【解析】【详解】保持P的位置不动，U2不变，将Q向下移动时，R变大，故电流表的读数变小；保持Q的位置不动，R不变，将P沿逆时针方向移动时，n2变大，U2变大，故电流表的读数变大思路
11、分析：保持P的位置不动，U2不变，将Q向下移动时，R变大，根据欧姆定律可得电流表的读数变化，保持Q的位置不动，R不变，将P沿逆时针方向移动时，n2变大，根据公式可得电压的变化，试题点评：本题综合考查了带有变压器的电路的动态分析，9.图示为手机无线充电装置，手机和充电板内部均安装了金属线圈，将手机置于通电的充电板上，便实现了“无线充电”下列说法正确的是（）A. 无线充电的原理是电磁感应B. 将手机旋转一小角度放置，便不能充电C. 在手机和充电板间垫上几张A4纸，也能充电D. 充电板不论通入交变电流还是恒定电流均可充电【答案】AC【解析】【详解】ABC项:手机内部的线圈，能将充电板中变化的磁场转化
12、为电流给手机电池充电，是利用电磁感应原理工作的，故AC正确，B错误； D、充电底座利用的电磁感应原理工作的，故不能直接使用直流电进行充电；故D错误10.如图所示，一匀强磁场B垂直于倾斜放置的光滑绝缘斜面斜向上，匀强磁场区域在斜面上虚线ef与gh之间在斜面上放置一质量为m、电阻为R的矩形铝框abcd，虚线ef、gh和斜面底边pq以及铝框边ab均平行，且ehbc如果铝框从ef上方的某一位置由静止开始运动则从开始运动到ab边到达gh线之前的速度（v）时间（t）图象，可能正确的有（ ）A. B. C. D. 【答案】AD【解析】【详解】线框开始阶段，未进入磁场，做匀加速直线运动，进入磁场时，切割磁感线
13、产生感应电流，受到沿斜面向上的安培力，若速度适中，安培力与重力沿斜面向下的分力大小相等，则线圈做匀速直线运动，由于磁场的长度大于线圈的长度，所以当线圈在磁场中运动的位移大于线圈的宽度后，线圈完全进入磁场中，由于磁通量不变，不产生感应电流，线圈做匀加速直线运动，线圈dc边出磁场时，开始做加速度减小的减速运动，最后可能做匀速运动，速度大于等于线圈进入磁场时的速度，故A正确BC错误；若线圈进入磁场时速度较小，线圈做加速度减小的加速运动，线圈完全进入磁场中，由于磁通量不变，不产生感应电流，线圈做匀加速直线运动，线圈dc边出磁场时，开始做加速度减小的减速运动，最后可能做匀速运动，速度大于等于线圈进入磁场
14、时的速度，故D正确【点睛】线框未进入磁场前做匀加速直线运动，进入磁场时，切割磁感线产生感应电流，受到沿斜面向上的安培力，根据安培力与重力沿斜面向下的分力关系，判断线框的运动情况三、填空题（共4小题）11.如图所示为质谱仪的原理图，利用这种质谱仪可以对氢元素的各种同位素迚行测量。从容器A下方的小孔S1迚入加速电压为U的加速电场，可以认为从容器出来的粒子初速度为零，粒子被加速后从小孔S2迚入磁感应强度为B的匀强磁场，最后打在照相底片D上，形成a、b、c三条质谱线，关于氢的三种同位素氕、氘、氚迚入磁场时速率最大的是_；三条谱线中a是粒子形成的_。（填“氕”、“氘”或“氚”）【答案】 (1). 氕 (
15、2). 氚【解析】【详解】1粒子在电场中被加速，由动能定理得；粒子进入磁场时的速度大小由于氕氘氚的电荷量q相等、加速电压U相等、m氕m氘m氚，则它们的速度关系为：v氕v氘v氚，即速率最大的是氕；2粒子进入磁场后做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，由牛顿第二定律得：粒子轨道半径由于氕氘氚的电荷量q相等、磁感应强度B相等、加速电压U相等、m氕m氘m氚，则R氕R氘R氚，a、b、c分别对应：氚、氘、氕。12.两条平行且足够长的金属导轨置于磁感应强度为B的匀强磁场中，B的方向垂直导轨平面。两导轨间距为L，左端接一电阻R，其余电阻不计。长为2L的导体棒ab如图所示放置，开始时ab棒不导轨垂直，在ab棒绕a
16、点紧贴导轨以角速度顺时针旋转90的过程中，通过电阻R的电流方向为_（填“由上到下”或者“由下到上”）；电动势的最大值为_；通过电阻R的电荷量是_。【答案】 (1). 由上到下 (2). (3). 【解析】【详解】12由右手定则可知，通过电阻R的电流方向为由上到下；电动势的最大值为；3第一阶段：平均电动势通过R的电荷量第二阶段ab棒脱离导轨后，电路中没有电流所以总电量：13.理想变压器的原、副线圈匝数比n1:n2=1:10，副线圈与阻值R=20W的电阻相连。原线圈接在以速度v=40m/s向右匀速运动的金属棒两端，金属棒的电阻可忽略不计，棒所切割磁场的边界变化规律为y=，副线圈输出交流电的频率为_
17、；匀强磁场的磁感应强度B=0.25T，则交流电压表的示数为_；电阻R上消耗的电功率为_。【答案】 (1). 10Hz (2). 20V (3). 2kW【解析】【详解】1原线圈产生的交流电的周期则频率为；2产生交流电最大值则交流电压表的示数为 3变压器次级电压值电阻R上消耗的电功率为14.如图所示，一无限长通电直导线固定在光滑水平面上，金属环质量为0.02kg，在该平面上以、与导线成60角的初速度运动，其最终的运动状态是_，环中最多能产生_J的电能【答案】 (1). 匀速直线运动 (2). 0.03【解析】【详解】金属环最终会沿与通电直导线平行的直线，做匀速直线运动；最终速度v=v0cos60
18、由能量守恒定律，得环中最多能产生电能E=Ek=0.03J【此处有视频，请去附件查看】四、计算题（共3小题）15.如图所示，半径为r的金属环绕通过某直径的轴OO以角速度做匀速转动，匀强磁场的磁感应强度为B，从金属环面不磁场方向重合时开始计时，如果组成金属环材料单位长度的电阻值为R,（1）在转过30角的过程中,感应电动势的平均值是多大？流过金属环的电量是多少?（2）在转过180角的过程中，环产生的热量是多少？【答案】（1）（2）【解析】【详解】（1）图示位置时穿过线圈的磁通量为：1=0；转过 30时穿过线圈的磁通量为：2=BSsin30=Br2转过 30用的时间为：由法拉第电磁感应定律得感应电动势
19、的平均值为：金属环电阻R 环=2rR感应电流：I=E/R 环电荷量：q=It解得：（2）金属环匀速转动，产生正弦式交变电流，Em =BS=Br2有效值： 转过 180需要的时间：在转过 180角的过程中，环产生的热量：解得：16.如图，在直角三角形OPN区域内存在匀强磁场，磁感应强度大小为B、方向垂直于纸面向外一带正电的粒子从静止开始经电压U加速后，沿平行于x轴的方向射入磁场；一段时间后，该粒子在OP边上某点以垂直于x轴的方向射出已知O点为坐标原点，N点在y轴上，OP与x轴的夹角为30，粒子进入磁场的入射点与离开磁场的出射点之间的距离为d，不计重力求（1）带电粒子的比荷；（2）带电粒子从射入磁
20、场到运动至x轴时间【答案】（1） （2）或【解析】【详解】（1）粒子从静止被加速的过程，根据动能定理得：，解得：根据题意，下图为粒子的运动轨迹，由几何关系可知，该粒子在磁场中运动的轨迹半径为：粒子在磁场中做匀速圆周运动，洛伦兹力提供向心力，即：联立方程得：（2）根据题意，粒子在磁场中运动的轨迹为四分之一圆周，长度粒子射出磁场后到运动至轴，运动轨迹长度粒子从射入磁场到运动至轴过程中，一直匀速率运动，则解得：或17.如图所示，电阻忽略不计的、两根两平行的光滑金属导轨竖直放置，导轨的间距L=0.5m，其上端接一阻值为的定值电阻。在水平虚线L1、L2间有一不导轨所在平面垂直的匀强磁场B=3T，磁场区域
21、的高度为d=0.8m。导体棒a的质量ma=0.18kg、电阻Ra=6；导体棒b的质量mb=0.18kg、电阻Rb=3，它们分别从图中M、N处同时由静止开始在导轨上无摩擦向下滑动。若b棒能匀速穿过磁场区域，且当b刚穿出磁场时a正好进入磁场。设重力加速度为g=10m/s2，不计a、b棒之间的相互作用，导体棒始终不导轨垂直且不导轨接触良好。求：（1）b棒匀速穿过磁场区域时的速度大小vb；（2）M点和N点相距的高度h；（3）a棒穿过磁场区域时的过程中，电阻R产生的热量Q。【答案】（1）4m/s（2）1m（3）0.144J【解析】【详解】（1）设 b 切割磁感线时，总电阻 R1=5，速度为 vb，b棒穿过磁场过程 可得vb=4m/s；（2）b 棒落到 L1 的时间 tb=0.4s，N 到 L1 的距离为hN=a 棒落到 L1 的时间 ta=0.6s，M 到 L1 的距离为hM=M 点和 N 点相距的高度h=hM - hN =1m；（3）a 在磁场中匀速运动时，总电阻 R2=7.5，速度为 va=6m/s。 恰好有 故 a 棒匀速穿过磁场此过程全电路产生的总电热Q 总=magd=1.44J电阻 R 产生的热量 Q=0.1Q 总=0.144J